摘 要： 采用南瓜和葫蘆兩種不同的砧木材料，分別與西瓜品種嫁接，對(duì)比嫁接和不嫁接處理，研究了不同類型砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同砧木嫁接對(duì)西瓜產(chǎn)量、植株生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)均有顯著影響，南瓜砧木嫁接能夠顯著提高西瓜的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，增加果實(shí)中番茄紅素和可溶性糖含量，同時(shí)改善植株的根系發(fā)育和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收。該研究可為西瓜高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：砧木；嫁接；西瓜；果實(shí)品質(zhì)；產(chǎn)量；高效栽培

中圖分類號(hào)：S651 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）09-0050-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.09.009

0 引言

西瓜作為全球范圍內(nèi)廣泛種植、深受消費(fèi)者喜愛的水果，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要位置。根據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）的數(shù)據(jù)，2019 年我國西瓜的種植面積達(dá)到147.16 萬hm2，占全球西瓜種植總面積的47.71%；2022 年我國西瓜種植面積153.94 萬hm2， 同比增長(zhǎng)1.4%。然而，隨著種植密度的增加和連作障礙的出現(xiàn)，西瓜枯萎病等病害日益嚴(yán)重，影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。傳統(tǒng)的防病方法如輪作和藥劑防治雖有一定效果，但在實(shí)際操作中面臨種種限制和挑戰(zhàn)，如土地資源有限和環(huán)境保護(hù)的要求。

針對(duì)以上問題，嫁接技術(shù)作為一種新興的解決策略，顯示出巨大的應(yīng)用前景。嫁接不僅能有效控制土傳病害，還能改善植株的逆境耐受性，如低溫和高溫應(yīng)激。然而，不同砧木對(duì)西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響尚不明確，這限制了嫁接技術(shù)的廣泛應(yīng)用。以往研究主要集中在嫁接對(duì)西瓜生長(zhǎng)速度和抗病能力的影響，而關(guān)于砧木類型對(duì)果實(shí)品質(zhì)如糖度、色澤、質(zhì)地等方面的系統(tǒng)研究相對(duì)較少。

本研究探討了不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)大小、糖度、果皮厚度及果實(shí)總體食用質(zhì)量的影響，優(yōu)化嫁接技術(shù)，以期為西瓜生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)，解決當(dāng)前西瓜生產(chǎn)中面臨的枯萎病問題，從而提高西瓜果實(shí)的整體品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)嫁接技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西瓜接穗品種為華欣2 號(hào)，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心、北京京研益農(nóng)科技發(fā)展中心、北京京域威爾農(nóng)業(yè)科技有限公司選育，在保持華欣2 號(hào)高品質(zhì)基礎(chǔ)上，抗病、豐產(chǎn)和耐貯運(yùn)性明顯提高。

砧木材料選擇，南瓜品種為超豐F1、葫蘆品種為綠壯士。超豐F1 由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所與黑龍江省大慶市慶農(nóng)西瓜研究所合作選育；其能促進(jìn)西瓜早熟，提高西瓜的產(chǎn)量，同時(shí)對(duì)西瓜品質(zhì)沒有不良影響。綠壯士是一種西瓜專用砧木葫蘆新品種，由浙江省農(nóng)作物品種認(rèn)定委員會(huì)現(xiàn)場(chǎng)考察認(rèn)定；與西瓜嫁接親和性好，抗西瓜枯萎病、葫蘆枯萎病、白粉病，耐低溫弱光、耐濕，下胚軸粗壯，不易徒長(zhǎng)，嫁接果實(shí)口感與自根苗相仿，增產(chǎn)明顯，適合作為西瓜嫁接砧木品種[1]。

1.2 材料培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配備了溫度和濕度控制系統(tǒng)，確保了適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。在全天候人工光照條件下，光量子通量維持在200～ 400 μmol/（ m2·s） ， 每天提供12～16 h 的光照，模擬自然的晝夜節(jié)律。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)日間溫度控制25～30 °C，夜間溫度保持20～25 °C，相對(duì)濕度維持60%～80%，以模擬自然生長(zhǎng)條件下的日夜節(jié)律和環(huán)境變化。此外，實(shí)驗(yàn)室還配備了自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，保證了植物生長(zhǎng)所需的水分供應(yīng)。

1.3 嫁接方法

使用西瓜接穗品種華欣2 號(hào)、南瓜品種超豐F1 和葫蘆品種綠壯士，可以構(gòu)建以下嫁接組合。

（1）南瓜嫁接組合（華欣2 號(hào)+超豐F1）。此組合利用了超豐F1 南瓜的優(yōu)良根部性狀，如良好的抗病性和高產(chǎn)量，來增強(qiáng)華欣2 號(hào)西瓜的整體表現(xiàn)。超豐F1 還有助于提高西瓜的早熟性和產(chǎn)量，對(duì)西瓜品質(zhì)沒有不良影響。

（2）葫蘆嫁接組合（華欣2 號(hào)+綠壯士）。綠壯士葫蘆作為砧木可能會(huì)提供強(qiáng)健的根系和較好的病害抵抗力，從而增強(qiáng)華欣2 號(hào)西瓜的生長(zhǎng)活力和穩(wěn)定性。這種組合適用于病害多發(fā)或土壤條件較差的區(qū)域[2]。

（3）對(duì)照組為華欣2 號(hào)西瓜自根苗。

為確保砧木葉片充分展開，在接穗子葉剛剛展開時(shí)，采取割接法進(jìn)行嫁接。嫁接完成后，西瓜嫁接苗立即被安置于小型溫室中。為保持濕度并避免陽光直射，緊密覆蓋塑料薄膜。2～3 d 后，溫室內(nèi)的濕度達(dá)到飽和狀態(tài)，暫停通風(fēng)；3～4 d 后，開始逐漸讓西瓜嫁接苗適應(yīng)外界環(huán)境；4 d 后， 逐漸移除遮陽物；6 d 后，在清晨和傍晚空氣濕度較高時(shí)，從溫室兩側(cè)開始通風(fēng)，逐漸增加通風(fēng)量；第10 天，完全移除覆蓋的塑料薄膜。在此期間，嚴(yán)格監(jiān)控溫室內(nèi)的溫度，白天保持20～ 25 °C、夜間18～ 20°C， 最低不得低于15 °C。同時(shí)，空氣相對(duì)濕度也保持在90% 以上，直至西瓜嫁接苗完全成活。當(dāng)苗木長(zhǎng)到3 葉1 心時(shí)，將其定植在溫室內(nèi)[3]。為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，采用了隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3 次，每次重復(fù)20 株。每個(gè)小區(qū)的面積20 m2，株距0.5 m、行距1.5 m。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法

在授粉后20 d，測(cè)定植株的高度、莖粗等形態(tài)指標(biāo)。然后在嫁接部位上4 cm 處剪斷，收集傷流液24 h，測(cè)定傷流液中的硝態(tài)氮、游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)、磷和鉀的含量。收集砧木根系，用蒸餾水沖洗干凈，測(cè)定相關(guān)的根系參數(shù)。

分別在授粉后的15、25、30、45、60 和90 d，每個(gè)處理采集3 個(gè)授粉日期相同的果實(shí)，測(cè)定果實(shí)的單果質(zhì)量、果實(shí)橫縱徑、果皮厚度、果肉硬度、口感、質(zhì)地和可溶性固形物含量。然后取果實(shí)中心的果肉，用液氮迅速凍結(jié)樣品，存放在?80 °C 的環(huán)境中。分別測(cè)定果實(shí)中的果糖、葡萄糖、蔗糖和番茄紅素等含量[4]。

1.4.1 根系指標(biāo)測(cè)定

根長(zhǎng)度和分枝數(shù)量的測(cè)量采用挖掘法小心挖掘植物，確保根系完整，并用水輕輕清洗以去除泥土。使用掃描儀掃描清潔的根系，并應(yīng)用如WinRHIZO 等根系分析軟件來測(cè)定根的總長(zhǎng)度和分枝數(shù)量。

根體積和質(zhì)量的測(cè)量通過水位排除法來估算，即測(cè)量根系浸入量筒中導(dǎo)致的水位上升量。將根系在恒定溫度下烘干至恒質(zhì)量，使用精密天平測(cè)量其干質(zhì)量。

觀察并測(cè)量根尖分裂區(qū)的長(zhǎng)度，根尖的生長(zhǎng)活躍通常指示較高的根系活力。測(cè)定根系組織中如脫氫酶等酶的活性，這些活性通常與根系的代謝活性和健康狀況密切相關(guān)。使用四氯化碘或偶氮藍(lán)黑B 等特定染料對(duì)根系進(jìn)行染色，活躍的根細(xì)胞會(huì)顯示特定的顏色變化。通過測(cè)量根系在一定時(shí)間內(nèi)的二氧化碳排放量來評(píng)估其呼吸率，這反映了根系的代謝活性和活力。測(cè)量根系對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)元素（如磷、鉀）的吸收能力，通常使用同位素標(biāo)記或特定染色劑進(jìn)行[5]。

1.4.2 礦質(zhì)元素含量測(cè)定

將樣品進(jìn)行烘干處理，然后研磨成粉末。為了確保樣品均勻分散，使用60 目篩子過篩。稱取0.2 g 的樣品，放入潔凈的硝化管中；向硝化管中加入10 mL的98% 濃硝酸，并讓樣品浸泡24 h，這是為了使樣品與酸充分反應(yīng)，以便后續(xù)的硝化過程。在馬弗爐上進(jìn)行硝化過程，通過加熱使硝酸與樣品充分反應(yīng)，此過程中加入適量的過氧化氫（H2O2），直至硝煮液變?yōu)榍宄?。硝煮液清澈后，將其定容?0 mL 備用，目的是為了確保后續(xù)測(cè)定過程中使用的溶液濃度一致。

S 元素含量測(cè)定采用離子色譜法。Cl 元素含量測(cè)定采用銀離子比色法。通過火焰原子吸收分光光度法測(cè)定樣品中的其他元素，如Na、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和Zn 等元素含量。

1.4.3 番茄紅素含量測(cè)定

取約5 g 西瓜果肉，切成小塊，放入研缽中，加入10 mL 乙醇，用玻璃棒搗碎，使之充分溶解。將溶液過濾，收集濾液，用乙醇補(bǔ)足至25 mL，稱為待測(cè)溶液。

取5 mL 待測(cè)溶液，加入5 mL 0.1% 的氫氧化鈉溶液，混勻，放置10 min，觀察顏色變化。用分光光度計(jì)測(cè)定溶液的吸光度，波長(zhǎng)503 nm。

制備標(biāo)準(zhǔn)曲線，取不同濃度的番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.2、0.4、0.6、0.8 和1.0 μg/mL）。

重復(fù)上述步驟，得到各自的吸光度值，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)待測(cè)溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找到對(duì)應(yīng)的濃度值，即為西瓜果肉中番茄紅素含量[6-7]。

1.4.4 糖含量測(cè)定

蔗糖、果糖和葡萄糖含量采用高效液相色譜法進(jìn)行。原理是利用不同的糖類在色譜柱上的滯留時(shí)間和峰面積與其濃度的關(guān)系，通過外標(biāo)法或內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。

（1）將樣品粉末稱取約0.5 g，放入50 mL 錐形瓶中，加入25 mL 水，用玻璃棒攪拌均勻，然后加入5 mL 稀硫酸，蓋上塞子，放入水浴中加熱至沸騰，保持沸騰30 min，使樣品中的多糖水解為單糖。

（2）將水浴中的錐形瓶取出，冷卻至室溫，用水定容至50 mL，搖勻，過0.45 μm 微孔濾膜，取濾液作為待測(cè)溶液[8]。

（3）按照色譜儀的操作說明書，設(shè)置好色譜條件，如流動(dòng)相、流速、柱溫和檢測(cè)器波長(zhǎng)等。然后分別稱取一定量的蔗糖、果糖和葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，用水配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按順序進(jìn)樣，測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（4）將待測(cè)溶液進(jìn)樣，測(cè)定其色譜圖，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中蔗糖、果糖和葡萄糖的含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有數(shù)據(jù)使用SPSS 軟件進(jìn)行處理，通過 Tukey’sHSD 方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 Plt;0.05 水平的多重比較顯著性（圖表中不同的符號(hào)表示差異達(dá)到顯著的水平），利用Excel 軟件進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧木嫁接對(duì)西瓜產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，使用葫蘆砧木和南瓜砧木嫁接的西瓜，在坐果率和產(chǎn)量方面均沒有明顯的差異。

砧木作為植物嫁接的關(guān)鍵因素之一，其作用是提供養(yǎng)分和水分，幫助嫁接苗更好地生長(zhǎng)。然而，在西瓜嫁接中，不同砧木之間的差異似乎并不明顯。這可能是因?yàn)槲鞴献鳛橐环N相對(duì)較為簡(jiǎn)單的作物，其生長(zhǎng)和產(chǎn)量主要受到環(huán)境、土壤、氣候等外部因素的影響，而非砧木本身。

2.2 不同砧木嫁接對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2.1 不同砧木根系參數(shù)分析

由表1 可知，南瓜嫁接組合的根鮮質(zhì)量顯著高于其他所有組合，表明嫁接到超豐F1 南瓜砧木上的西瓜根系質(zhì)量最高。葫蘆嫁接組合的根鮮質(zhì)量次之，表明嫁接到綠壯士葫蘆砧木也能顯著提高根鮮質(zhì)量，但不如南瓜嫁接組合。對(duì)照組的根鮮質(zhì)量最低，這意味著嫁接處理提高了根系的生物量。

類似于根鮮質(zhì)量的結(jié)果，嫁接組的根體積普遍高于對(duì)照組，其中南瓜嫁接組合顯示出最大的根體積（90.45 cm3），表明嫁接提高了根系的整體大小和空間占據(jù)，這可能有助于植物更好地吸收水分和養(yǎng)分[9]。

在根長(zhǎng)方面， 南瓜嫁接組合同樣領(lǐng)先， 根長(zhǎng)85.25 cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他處理。長(zhǎng)根可能表明更好的探索土壤和利用資源的能力，這在獲得較低土層的水分和養(yǎng)分時(shí)較為有利。

南瓜嫁接組合在根吸收面積上表現(xiàn)最好，表明其在營(yíng)養(yǎng)吸收方面的效率更高，這可能與根系結(jié)構(gòu)和分布有關(guān)[10]。

嫁接對(duì)西瓜根系生長(zhǎng)有顯著的積極影響，尤其是南瓜嫁接組合在多個(gè)參數(shù)上表現(xiàn)突出，表明南瓜砧木極可能提供了更好的生長(zhǎng)條件。對(duì)照組在所有指標(biāo)上表現(xiàn)最差，表明嫁接可以顯著改善西瓜的根系生長(zhǎng)。

2.2.2 不同砧木根系接穗分析

由表2 可知，南瓜嫁接組合在植株高度、莖粗、砧木厚度、葉長(zhǎng)、葉寬及葉綠素測(cè)定值（spad 值）均表現(xiàn)出最高的數(shù)值，這表明南瓜砧木對(duì)接穗生長(zhǎng)有積極的促進(jìn)作用。相比之下，葫蘆嫁接組合在這些指標(biāo)上的表現(xiàn)介于南瓜嫁接組合和對(duì)照組之間，而對(duì)照組在所有指標(biāo)上表現(xiàn)最差。這表明嫁接對(duì)提高接穗生長(zhǎng)性狀和生理狀態(tài)具有明顯的影響[11-12]。

2.2.3 砧木嫁接對(duì)植株礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的影響

由表3 可知，隨著時(shí)間的推移，所有處理的礦質(zhì)元素含量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，這與植株生長(zhǎng)發(fā)育和礦質(zhì)元素積累有關(guān)。在每個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)，南瓜嫁接組合的礦質(zhì)元素含量普遍高于對(duì)照組和葫蘆嫁接組合，特別是在氮、鉀和鈣的含量上，這表明南瓜嫁接組合有利于這些營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和運(yùn)輸。種植后90 d 時(shí)，砧木嫁接處理對(duì)鐵和錳的積累影響更為顯著，這與嫁接后根系對(duì)微量元素吸收能力的增強(qiáng)有關(guān)[13]。

2.3 不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

2.3.1 不同砧木中番茄紅素分析

番茄紅素是一種具有抗氧化性質(zhì)的類胡蘿卜素，對(duì)人體健康有益。由表4 可知，不同砧木嫁接組合對(duì)西瓜內(nèi)果肉中番茄紅素含量有顯著影響（Plt;0.05）。在所有處理組中，南瓜嫁接組合的內(nèi)果肉番茄紅素含量最高，而對(duì)照組的內(nèi)果肉番茄紅素含量最低。此外，對(duì)照組與嫁接組合在西瓜外果肉中番茄紅素含量上存在顯著差異（Plt;0.05），并且對(duì)照組西瓜的含量低于嫁接組合西瓜[14]。

2.3.2 不同砧木可溶性糖含量分析

由表5 可知，南瓜嫁接組合西瓜在果糖、葡萄糖、蔗糖及總可溶性糖含量上均顯示出最高的數(shù)值，表示南瓜砧木有利于提高西瓜果實(shí)中可溶性糖的含量。與此相比，葫蘆嫁接組合的表現(xiàn)西瓜果實(shí)在所有糖類含量上都介于南瓜嫁接組合和對(duì)照組之間。這些數(shù)據(jù)表示了嫁接可能對(duì)提升西瓜的甜度和整體品質(zhì)有積極影響[15-16]。

3 結(jié)論與討論

本研究探討了不同類型砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響，主要關(guān)注了可溶性糖、維生素C 和番茄紅素含量等品質(zhì)參數(shù)。結(jié)果表明，嫁接技術(shù)對(duì)改善西瓜的果實(shí)品質(zhì)具有積極的作用。尤其是采用超豐F1 南瓜作為砧木的嫁接組合，在多數(shù)品質(zhì)參數(shù)上均優(yōu)于自根苗和綠壯士葫蘆作砧木的處理。

南瓜嫁接組合的西瓜在可溶性固形物含量上有顯著提高，這與南瓜砧木促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的能力有關(guān)。同時(shí)，南瓜嫁接組合的果實(shí)在可溶性糖含量上也表現(xiàn)出了最佳的結(jié)果，這直接影響果實(shí)的甜度和消費(fèi)者的口感體驗(yàn)。在維生素C 和番茄紅素的含量上，雖然3 種處理之間的差異不完全顯著，但南瓜嫁接組合的趨勢(shì)仍然表現(xiàn)出對(duì)這些重要營(yíng)養(yǎng)成分的潛在增益效果。

嫁接技術(shù)在提高坐果率和小區(qū)產(chǎn)量方面也顯示出潛力。數(shù)據(jù)顯示，葫蘆嫁接組合的西瓜具有最高的坐果率和小區(qū)產(chǎn)量，而南瓜嫁接組合的表現(xiàn)略低，但仍高于對(duì)照組。為此，在選擇砧木進(jìn)行嫁接時(shí)，不僅要考慮對(duì)病害的抵抗力和適應(yīng)性，還應(yīng)考慮到對(duì)果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響。

砧木嫁接作為一種改善西瓜果實(shí)品質(zhì)和增加產(chǎn)量的有效策略，其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的品種特性、砧木類型和栽培條件進(jìn)行詳細(xì)的考量。未來研究應(yīng)進(jìn)一步探究不同砧木嫁接組合對(duì)西瓜其他品質(zhì)參數(shù)的影響，如口感、色澤和保質(zhì)期等，以及這些影響如何在不同的生長(zhǎng)環(huán)境中表現(xiàn)。此外，還需關(guān)注嫁接技術(shù)在經(jīng)濟(jì)成本和可持續(xù)生產(chǎn)方面的綜合評(píng)估，確保其在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的同時(shí)，也能滿足消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求。

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